通過負載平衡，我們可以有效整頓網絡的性能，改善網絡運轉環境，那么，到底什么是負載平衡，怎樣給他進行分類呢？這就讓我們一起來看看下文的介紹，通過下文的介紹，您講了解到它的基本概念分類，以及負載平衡算法的相關內容。

負載平衡

為了改善系統的性能,通過在多臺計算機之間合理地分配負載,使各臺計算機的負載基本均衡,這種計算能力共享的形式,通常被稱為負載平衡或負載共享｡一般來說,"負載平衡"要達到的目標是使各臺計算機之間的負載基本均衡,而"負載共享"意味著只是簡單的負載的重新分配｡

負載平衡包括兩種,一種是靜態負載平衡,一種是動態負載平衡｡只是利用系統負載的平均信息,而忽視系統當前的負載狀況的方法被稱為靜態負載平衡｡根據系統當前的負載狀況來調整任務劃分的方法被稱為動態負載平衡｡

導致負載不平衡主要是由于:

某些算法的迭代大小不是固定的,但迭代的大小在編譯時卻可以被求得;
某些算法的迭代大小不是固定的,并且迭代的大小依賴于被處理的數據,在編譯時無法求得;
即使迭代大小是固定的,也會有許多不定因素導致計算速度的差異｡

考察這三個原因,對第一種情況可在編譯時估計各迭代的工作量,按照處理節點的處理能力分布迭代,這就是靜態負載平衡的方法｡對第二､三種情況來說,必須采用動態負載平衡的手段,在運行過程中根據各個處理節點完成任務的情況,動態地遷移任務,實現動態負載平衡｡進行動態負載平衡需要考察處理節點的處理能力,它的基本依據是根據處理節點先前的處理速度預見未來的處理速度｡

負載平衡算法

一個負載平衡算法都包含以下三個組成部分:

信息策略:制定任務放置策略的制定者使用的負載和任務量,以及信息分配的方式｡
傳送策略:基于任務和計算機負載,判斷是否要把一個任務傳送到其它計算機上處理｡
放置策略:對于適合傳送到其它計算機處理的任務,選擇任務將被傳送的目的計算機｡

負載平衡的上述三個部分之間是以不同的方式相互作用的｡放置策略利用信息策略提供的負載信息,僅當任務被傳送策略判斷為適于傳送之后才行動｡

總之,負載平衡的目標是:提供最短的平均任務響應時間;能適于變化的負載;是可靠的負載平衡機制｡

負載平衡算法:信息策略

人們用來描述負載信息采用的參數有:

運行隊列中的任務數;
系統調用的速率;
CPU上下文切換率;
空閑CPU時間百分比;
空閑存儲器的大小(K字節);

1分鐘內的平均負載｡對于這些單個的負載描述參數,即采用運行隊列中的任務數作為描述負載的參數被證明是最有效的,即它的平均任務響應時間最短,并且已經得到廣泛應用｡但是,如果為了使系統信息更全面而采集了更多的參數,則往往由于增加了額外開銷,卻得不到所希望的性能改善｡例如,采用將六個參數中的某兩個進行"AND"或"OR"組合,得到的平均響應時間反而比單個參數的平均響應時間還要差一些｡

負載平衡算法:傳送策略

為了簡單起見,在選用傳送策略時,多選用閥值策略｡例如,Eager等人的方法是:在判斷是否要在本地處理一個任務時,無需交換計算機之間的狀態信息,一旦服務隊列或等待服務隊列的長度大于閥值時,就傳送這個任務,而且傳送的是剛剛接收的任務｡而進程遷移能夠遷移正在執行的任務,是對這種只能傳送剛剛接收的任務的一種改進｡

在模擬研究七個負載平衡算法時,其傳送策略都采用閥值策略｡它的閥值策略基于兩個閥值∶計算機的負載閥值Load和任務執行時間閥值TCPU｡如果計算機的負載超過Load并且任務的執行時間超過TCPU時,就把此任務傳送到其它計算機執行｡

負載平衡算法:放置策略

經過總結,共有以下四種放置策略｡

◆集中策略

每隔P秒,其中一個計算機被指定為"負載信息中心"(LIC),接受所有其它負載的變更值,并把它們匯集到一個"負載向量"中,然后把負載向量廣播給所有其它的計算機｡當一臺計算機認為一個任務適于傳送到其它計算機上執行時,它就給LIC發送一個請求,并告知當前負載的值｡LIC選一臺具有最短運行隊列長度的計算機,并且通知任務所在的計算機把任務發送給它,同時,它把目的主機負載值增加1｡

◆閥值策略

隨機選擇一臺計算機,判斷若把任務傳送到那臺計算機后,那臺計算機的任務隊列長度是否會超過閥值｡如果不超過閥值,就傳送此任務;否則,隨機選擇另一臺計算機,并以同樣方式判斷,繼續這樣做直到找到一臺合適的目的計算機,或探測次數超過一個靜態值限制LP,當任務真正到達計算機以后,不管狀態如何,必須處理該任務｡

◆最短任務隊列策略

隨機選擇LP臺不同的計算機,察看每臺計算機的任務隊列長度,任務被傳送到具有最短任務隊列長度的計算機｡當任務真正到達計算機,無論狀態如何,目的計算機必須處理該任務｡對此策略的一個簡單改進時,無論何時,遇到一臺隊列長度為0的計算機時,不再繼續探測,因為可以確定此計算機是一臺可以接受的目的計算機｡

◆保留策略

當一個任務從一臺計算機離開時,該計算機檢查本地負載,如果負載小于閥值T1,就探測其它計算機,并在R個負載大于T1的計算機中登記該計算機的名字,并把登記的內容保留到一個棧中｡當一個任務到達一臺超載的計算機時,就把這個任務傳送到此臺計算機棧頂的計算機上｡如果一個計算機的負載低于T1,就清空棧里保留的所有計算機名｡